热带乡村景观中树木覆盖率对蚊虫物种多样性及疾病媒介分布的跨尺度预测研究

为揭示土地利用变化如何影响蚊虫群落结构及疾病传播风险，斯坦福大学团队在哥斯达黎加南部乡村开展多尺度研究。通过结合野外调查与遥感数据，发现90-250米范围的树木覆盖率正向预测蚊种丰富度(R2=0.16)，负向预测登革热媒介白纹伊蚊(Ae. albopictus)存在(p<0.05)，为兼顾生物多样性保护与公共卫生的景观管理提供新依据。

　　

在人类活动深刻改变地球表面的今天，热带乡村景观正面临生物多样性丧失与人畜共患病传播的双重挑战。这类由森林斑块、农田和居民区组成的镶嵌生态系统，既是全球生物多样性保护的关键战场，又是登革热、疟疾等蚊媒疾病的高发区域。然而，树木覆盖率如何在不同空间尺度上影响蚊虫群落构建，特别是如何平衡物种多样性保护与疾病媒介控制，始终是生态学与公共卫生领域的知识空白。

针对这一科学问题，斯坦福大学生物系的Johannah E. Farner团队联合普林斯顿大学、Planet Labs等机构的研究人员，在哥斯达黎加南部Coto Brus等三个州开展了一项开创性研究。他们巧妙地将野外蚊虫群落调查与30米分辨率的卫星遥感数据相结合，首次系统揭示了90-650米范围的局部树木覆盖率对蚊虫多样性的促进作用，同时发现110米半径内的树冠覆盖能显著抑制重要病媒白纹伊蚊(Ae. albopictus)的定殖。这项发表于《Landscape Ecology》的研究，为制定兼顾生态保护与公共健康的土地管理策略提供了精准的空间尺度依据。

研究团队采用多方法联用的技术路线：在37个涵盖居民区、农田和森林的样点，使用CDC诱蚊器、BG-Sentinel诱蚊器和人工吸捕法进行双次采样；通过形态学与CO1基因测序鉴定48种蚊虫；利用Echeverri等开发的30米分辨率树冠覆盖图，计算30-1000米半径范围内的覆盖率梯度；采用广义线性模型(GLMs)分析物种丰富度与树冠覆盖的空间尺度效应，运用广义相异性模型(GDM)和PERMANOVA解析群落组成差异。

【物种丰富度响应】
研究发现蚊虫物种丰富度与90-650米半径的树冠覆盖呈显著正相关，其中250米尺度效应最强(β=1.40×10^-2, p=0.005)。值得注意的是，位于Las Cruces森林保护区的样点同时记录了最高物种数(19种)和最大树冠覆盖。但温度会削弱这种正效应——在年均温>22℃区域，即使高树冠覆盖也难以维持丰富的蚊种多样性。

【疾病媒介分布】
作为最重要的发现，白纹伊蚊(Ae. albopictus)在19个样点的出现率与30-250米半径树冠覆盖呈显著负相关，最佳预测尺度为110米(OR=0.957, p=0.015)。该入侵种在居民区(14/17样点)显著多于森林(0/8样点)，且82%的出现点位树冠覆盖<35%。唯一的例外是松树人工林样点，暗示特定农业类型可能改变树冠的防护效应。

【群落组成特征】
PERMANOVA分析显示土地利用类型解释16%的群落差异(R²=0.16, p=0.001)。森林群落以库蚊(Cx. nigripalpus)和Wycomyia属为主，居民区则聚集白纹伊蚊和致倦库蚊(Cx. quinquefasciatus)。农业区域表现出最高β多样性，其群落构成介于森林与居民区之间，其中油棕种植园更接近居民区群落，而部分咖啡园保留森林特征。

【环境梯度影响】
GDM模型表明树冠覆盖(130米半径)和温度共同解释7%的物种更替。树冠覆盖增加伴随持续的群落更替，而温度梯度在22℃出现拐点——低于此温度时群落变化剧烈，高于时趋于稳定。地理距离和海拔的影响则不显著。

这项研究首次量化了树冠覆盖影响蚊虫群落的关键空间尺度，证实局部(90-250米)的树木保存不仅能提升30%的蚊种丰富度，还可降低53%的登革热媒介存在风险。其创新性体现在三方面：一是突破性地将遥感生态学应用于病媒防控，二是揭示农业景观作为"生态桥梁"的双重角色，三是为哥斯达黎加现行的生态系统服务付费(PES)政策提供科学依据。研究建议将250米半径的树冠覆盖管理纳入乡村规划，特别是在年均温<22℃区域，这种"微尺度造林"策略可实现生物多样性保护与疾病防控的双赢。未来研究需结合病原体检测，进一步验证树冠覆盖对疾病传播风险的抑制作用。